烟台市 2021—2022学年度第一学期期末学业水平诊断
高三物理
1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。
2．选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
(
B
θ
A
)1．如图所示，用一个质量不计的网兜把足球挂在光滑竖直墙壁上的A点，足球与墙壁的接触点为B。若只增大悬绳的长度，足球始终保持静止状态，关于悬绳对球的拉力F和墙壁对球的支持力FN，下列说法正确的是
A．F和FN都增大
B．F增大，FN减小
C．F减小，FN增大
D．F和FN的合力不变
(
x/
m
t/
s
O
t
1
x
1
t
2
x
2
b
a
)2．在同一平直公路上行驶的甲、乙两辆汽车，其x-t图像分别如图中直线a和曲线b所示，直线a和曲线b相切于点（t2，x2）。下列说法正确的是
A．甲车做匀速运动，乙车做加速运动
B．在运动过程中，乙车始终没有超过甲车
C．在t1~ t2时间内，甲车的速度大于乙车的速度
(
t
/s
F
/N
1
2
3
4
4
0
6
2
8
10
12
f
a
b
c
d
e
)D．在0~t2时间内，甲车的平均速度大于乙车的平均速度
3．某同学将铁架台放在竖直电梯的底板上，将力传感器上端固定在铁架台的铁夹上，力传感器下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯从1楼由静止开始运行到5楼停止的过程中，数据采集系统采集到传感器受到的拉力F随时间t的变化如图所示，忽略由于轻微抖动引起的示数变化。下列说法正确的是
A．abc过程与def过程中电梯运动的方向相反
B．ab过程钩码处于超重状态，bc过程钩码处于失重状态
C．abc过程中钩码的机械能先增加后减少
D．曲线abc与线段ac包围的面积等于曲线def与线段df包围的面积
4．一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，汽车先保持牵引力F0不变，当速度为v1时达到额定功率Pe，此后以额定功率继续行驶，最后以速度vm匀速行驶。若汽车所受的阻力f为恒力，汽车运动过程中的速度为v、加速度为a、牵引力为F、牵引力的功率为P，则下列图像中可能正确的是
(
O
t
A
v
t
0
v
m
O
v
D
P
v
1
v
m
P
e
O
v
B
F
f
v
m
v
1
F
0
O
C
F
f
F
0
)
5．如图所示，固定斜面倾角为θ，在斜面上方的O点将一个可视为质点的小球以不同大小的初速度水平向右朝斜面抛出，当初速度的大小为v0时，小球运动到斜面上的过程中位移最小，重力加速度为g。则小球在空中的运动时间为
(
v
0
θ
O
)A．
B．
C．
D．
(
P
)6．如图，一容器的内壁是半径为r的半球面，容器固定在水平地面上。在半球面水平直径的一端有一质量为m（可视为质点）的小滑块P，它在容器内壁由静止开始下滑到最低点，在最低点时的向心加速度大小为a，已知重力加速度大小为g。则P由静止下滑到最低点的过程中克服摩擦力做的功为
A．mr(g－a) B．mr(2g－a)
C．mr(g－a) D．mr(2g+a)
7．某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度，则通过S的电流大小约为
(
S
α
)A．
B．
C．
D．
(
F
/N
t
/s
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
乙
)8．如图甲所示，质量M=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=1kg的物块，物块可视为质点，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4。设木板足够长，现对物块施加一个水平向右的力F，力F随时间t的变化如图乙所示。已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，取g=10m/s2，则下面四个图中能正确反映物块受到木板的摩擦力大小f随时间t变化的是
(
甲
F
M
m
)
(
f
/N
t
/s
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
A
f
/N
t
/s
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
B
f
/N
t
/s
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
C
f
/N
t
/s
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
D
)
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
(
v
B
A
)9．如图所示，质量为3m的小球B静止在光滑水平面上，质量为m、速度为v的小球A与小球B发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此碰撞后小球B的速度可能有不同的值。碰撞后小球B的速度大小可能是
A．0.2v B．0.4v
C．0.5v D．0.6v
(
甲
O
x
) (
O
x
乙
φ
)10．如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示。若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则下列判断正确的是
A．电子将沿Ox轴负方向运动
B．电子的电势能将增加
C．电子运动的加速度先减小后增大
D．该电场线可能是等量异种点电荷间的电场线
11．2021年2月10日，“天问一号”探测器成功被火星捕获，进入环火轨道，探测器被火星捕获后经过多次变轨才能在火星表面着陆。已知火星直径为地球直径的P倍，火星质量为地球质量的k倍，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。若探测器在半径为r的轨道1上绕火星做匀速圆周运动的动能为Ek，变轨到火星附近的轨道2上做匀速圆周运动后，动能增加了 E，以下判断正确的是
A．轨道2的半径为
B．轨道2的半径为
C．“天问一号”在轨道2时的速率约为
D．“天问一号”在轨道2时的速率约为
12．如图所示，一“∠”形金属导轨MPQ固定在水平面上，∠PMQ=45°，金属导轨左端接一阻值为R=2Ω的电阻，金属棒及轨道电阻不计，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。在金属导轨右侧E位置处垂直于MQ边放置一足够长的、质量为m=1kg的光滑金属棒，此时，金属棒与M点间的距离为2m，之后在外力作用下，金属棒以v0=2m/s的初速度从E位置处水平向右运动2m到达了F位置处，已知此过程中，通过金属棒的电流保持恒定，下列说法中正确的是
(
B
R
M
v
0
P
E
Q
F
)A．此过程用时1.5s
B．金属棒做匀减速直线运动
C．此过程中外力做功1.5J
D．此过程中通过电阻R的电荷量为1.5C
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）
某实验小组利用如图甲所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒。将力传感器固定，不可伸长的轻绳一端系住小球，另一端连接力传感器，若某次实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图乙所示，其中F0是实验中测得的最大拉力值。
(
10
0
1
主尺
cm
游标
图丙
2
0
2
3
0
h
力传感器
图甲
F
t
F
0
图乙
)
⑴现用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示，则小球的直径为 cm；
⑵观察图乙中拉力峰值随时间的变化规律，分析形成这一结果的主要原因是 ；
⑶若测得小球质量为m，直径为d，轻绳长为l，小球释放的位置到最低点的高度差为h，重力加速度为g，小球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，验证该过程小球机械能守恒的表达式为 （用题中给定的字母表示）。
14．（8分）
电导是描述导体导电性能的物理量。电导在数值上等于电阻的倒数，其单位是西门子，单位符号S。某实验小组要测量一段金属丝Rx（电导约为0.1S）的电导，可供选择的器材有：
电压表V（量程10V，内阻约10kΩ）；电流表A（量程200mA，内阻约为1Ω）；
(
R
0
R
x
E
A
S
V
)定值电阻R0（阻值为40Ω）；
滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值1000Ω）；
电源E（电动势12V，额定电流2A，内阻不计）；
(
图甲
)开关一个，导线若干。
实验小组设计了如图甲所示的测量电路。
⑴为了更准确地测量Rx的电导，滑动变阻器应选用_________（选填“R1”或“R2”）；
(
40
90
165
65
I
/m
A
2.0
4.
0
U
/V
115
140
6.0
190
8.0
10.0
图乙
＋
－
R
x
R
0
－
+
-
V
A
－
+
-
)⑵请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图连接成完整电路；
⑶实验时，调节滑动变阻器，并记录滑片处于不同位置时电压表的示数U和电流表的示数I，作出的U-I图像如图乙所示，由此可求得金属丝Rx的电导为 S（保留2位有效数字），从设计原理来看，其测量值________（选填“大于”或“小于”）真实值。
15．（7分）
(
y
0
x/
m
4
2
6
8
10
12
14
Q
P
M
v
v
)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=0和x=14m处，波源的振幅均为3cm，传播速度相同。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=4m和x=10m的P、Q两质点刚开始振动，且t1=3s时刻，质点P第一次到达波谷处。质点M的平衡位置处于x=8m处。求：
⑴简谐波的传播速度v及两列波的相遇时刻；
⑵从t=0到t2=6s内，质点M运动的路程。
16．（9分）
(
O
B
A
I
II
)卫星携带一探测器在半径为4R的圆轨道I上绕地球做匀速圆周运动。在A点，卫星上的辅助动力装置短暂工作，将探测器沿运动方向射出（设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略）。若探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而卫星沿新的椭圆轨道II运动，如图所示，A、B两点分别是其椭圆轨道II的远地点和近地点（卫星通过A、B两点时的线速度大小与其距地心距离的乘积相等）。地球质量为M，探测器的质量为m，卫星的质量为，地球半径为R，引力常量为G，已知质量分别为m1、m2的两个质点相距为r时，它们之间的引力势能为EP=，求：
⑴卫星刚与探测器分离时，卫星的线速度大小；
⑵卫星运行到近地点B时距地心的距离a。
17．（14分）
(
E
A
θ
D
C
x
B
O
R
P
α
)“高台滑雪”一直受到一些极限运动爱好者的青睐。挑战者以某一速度从某曲面飞出，在空中表演各种花式动作，飞跃障碍物（壕沟）后，成功在对面安全着陆。某实验小组在实验室中利用物块演示分析该模型的运动过程：如图所示，ABC为一段半径为R=5m的光滑圆形轨道，B为圆形轨道的最低点。P为一倾角θ=37°的固定斜面，为减小在斜面上的滑动距离，在斜面顶端表面处铺了一薄层防滑木板DE，木板上边缘与斜面顶端D重合，圆形轨道末端C与斜面顶端D之间的水平距离为x=0.32m。一物块以某一速度从A端进入，沿圆形轨道运动后从C端沿圆弧切线方向飞出，再经过时间t=0.2s时恰好以平行于薄木板的方向从D端滑上薄木板，物块始终未脱离薄木板，斜面足够长。已知物块质量m=3kg，薄木板质量M=1kg，木板与斜面之间的动摩擦因数μ1=，木板与物块之间的动摩擦因数μ2=，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，不计空气阻力，求：
⑴物块滑到圆轨道最低点B时，对轨道的压力（计算结果可以保留根号）；
⑵物块相对于木板运动的距离；
⑶整个过程中，系统由于摩擦产生的热量。
18．（16分）
(
x
P
Q
O
y
Ⅰ
A
Ⅱ
Ⅲ
O
1
O
2
O
3
E
)如图所示，直角坐标系xOy所在的平面内，y轴的左侧为三个依次相切的圆形有界磁场区域I、II、III，P、O、Q为y轴和三个圆形磁场右边界的切点。y轴的右侧为大小为E、方向沿x轴负方向的足够大的匀强电场区域。已知Ⅰ、Ⅲ区域的半径均为3R，磁感应强度大小为B0，方向均垂直纸面向外；Ⅱ区域半径为R，磁感应强度大小为3B0，方向垂直纸面向里（图中均未画出）。一个质量为m，电荷量为+q带电粒子以某一速度从A点沿直径AP方向进入磁场Ⅰ区，恰好沿O1O2方向进入Ⅱ区域。不计带电粒子的重力，求：
⑴粒子在A点的速度v0；
⑵带电粒子在电场区域沿x轴方向运动的最大距离；
⑶粒子最后离开磁场区的位置坐标；
⑷粒子在整个过程中运动的时间。
高三物理 第1页（共8页）烟台市 2021—2022学年度第一学期期末学业水平诊断
高三物理参考答案及评分意见
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.D 2.B 3. D 4. C 5.B 6. A 7. A 8.C
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
(
＋
－
R
x
R
0
－
+
-
V
A
－
+
-
)9.BC 10. CD 11. BD 12.ACD
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）⑴1.220（2分） ⑵空气阻力的影响（1分）
⑶（3分）
14．（8分）⑴R1（1分） ⑵如图（3分）
⑶0.14（2分），大于（2分）
15．（7分）
⑴由已知可得：T=4s ………………………………………………………………①（1分）
m/s ……………………………………………………………②（1分）
s ………………………………………………………………③（1分）
⑵经分析知：右侧波在t=2s时传播到质点M，左侧波经t=4s时传播到质点M
在0~2s内，质点M不动 ……………………………………………………④（1分）
2s~4s内，质点M运动半个周期，S1=2A=6cm ……………………………⑤（1分）
4s~6s内，两列波分别在质点M的振动情况恰好相反，即质点M不动…⑥（1分）
所以t=0~t2=6s内，质点M运动的路程S= S1=6cm………………………………⑦（1分）
16．（9分）
⑴当卫星与探测器一起绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力定律和牛顿第二定律得
……………………………………………………①（1分）
………………………………………………………………………②（1分）
设刚分离时，卫星的线速度大小为v1，探测器的线速度大小为v2
探测器刚好脱离地球的引力范围应满足
………………………………………………………………③（1分）
……………………………………………………………………④（1分）
脱离过程由动量守恒定律得
……………………………………………………⑤（1分）
……………………………………………………………………⑥（1分）
⑵分离后卫星在椭圆轨道上运行，设近地点B距地心的距离为a，线速度大小为v3
由已知得： ……………………………………………………⑦（1分）
由机械能守恒定律得：……⑧（1分）
由⑥⑦⑧式得：……………………………………………………⑨（1分）
17．（14分）
⑴物块由C到D，做抛体运动
水平方向：m/s …………………………………………………………①（1分）
物块恰好以平行于薄木板的方向从D端滑上薄木板，
则在D的速度m/s………………………………………………………②（1分）
m/s
物块在C点，m/s………………………………………………③（1分）
由B到C，……………………………………………④（1分）
在B点，……………………………………………………………⑤（1分）
由牛顿第三定律得： N……………………………………⑥（1分）
⑵物块刚滑上木板时：
对物块：…………………………………………………⑦（1分）
m/s2 做匀减速直线运动
对木板：………………………………⑧（1分）
m/s2 做匀加速直线运动
设两者经时间t1达到共速v共
………………………………………………………………………⑨（1分）
t1=1.5s v共=1m/s
此过程中：m……………………………………………………⑩
m……………………………………………………………
物块相对于木板运动的距离m………………………………… （1分）
⑶，此后两者一起做匀减速直线运动，直到停止。
以物块和木板为整体：m/s2……………………………… （1分）
m………………………………………………………
30J……………………………………………… （1分）
57J………………………………… （1分）
整个过程中，系统由于摩擦产生的热量Q=87J ……………………………………（1分）
18．（16分）
(
v
0
LQ
P
O
Ⅰ
A
Ⅱ
O
1
O
2
O
1
′
v
0
α
F
B
α
)⑴如图所示，在三角形O1O2F中，cosα=……………………①（1分）
α=60°由几何知识得：∠AO1′B=α=60°
设粒子在Ⅰ区做匀速圆周运动的半径为r1，则
…………………………………………②（1分）
………………………………………………③（1分）
(
O
2
′
) ………………………………………………④（1分）
(
O
) (
B
) (
r
2
)⑵设粒子在Ⅱ区域做匀速圆周运动的半径为r2，则
(
v
0
) (
v
0
) (
β
) (
O
2
)……………………………………………⑤（1分）
…………………………………………………⑥
如图所示，连结O2 O2′在直角三角形O2 O2′B中，由几何知识可求得：∠O2 O2′B=30°，故粒子在Ⅱ区域的偏转圆弧所对的圆心角为∠BO2′O =60°，粒子在Ⅱ区域的偏转角β=60° (
LQ
)，即粒子将从O点沿x轴正方向离开Ⅱ区域，进入电场中。……………………………（1分）
在电场中的加速度：Eq=ma………………………………………………⑦（1分）
在电场区域沿x轴方向运动的最大距离
……………………………………………………⑧（1分）
(
LQ
P
O
Q
Ⅰ
A
Ⅱ
Ⅲ
O
1
O
2
O
3
E
v
0
v
0
B
C
D
x
y
v
0
M
)③粒子进入电场后先沿x轴正向做匀减速直线运动，减速为零后，再反向做匀加速直线运动，返回Ⅱ区的速度大小仍为v0，经过Ⅱ区的偏转圆弧所对的圆心角为60°。并且沿O2O3方向进入Ⅲ区，在Ⅲ区的偏转半径r3=r1=，由几何知识求得，粒子在Ⅲ区偏转圆弧所对的圆心角也为60°，粒子最终将沿v0的反方向从点D（x，y）离开区域Ⅲ，其整个过程的运动轨迹如图所示。…………………………………（2分）
由对称性可知，A、D两点关于y轴对称
xD=-6R ………………………………………………………………………⑨（1分）
yD=……………………………………………………⑩（1分）
粒子最后离开磁场区的位置坐标D（-，-）
⑷粒子在I区和III区：
……………………………………………………… （1分）
粒子在II区：
………………………………………………… （1分）
在电场中：t3=2=…………………………………………… （1分）
粒子整个过程运动时间t= t1 +t2 +t3=…………………… （1分）
高三物理答案第1页（共4页）
